Ultrafiltration in der Lebensmittelindustrie * Von E . B e e r **, Kalle, Niederlassung der Hoechst AG, Wiesbaden-Biebrich

Bei Fleishnebenproduktprozessen fur die Wiedergewinnung von Schlahthofabfallen fallen biologisch stark belastete Ab- wasser an. Ein Weg zur Reduzierung des Fett- und EiweiD- gehaltes - und'damit des CSB-Wertes - ist der Einsatz von Membranprozessen. Unter Zuhilfenahme des Kalle-Rohrmodul- Systems fuhrte die Firma Alfa-Lava1 entsprechende Grundsatz- versuche durh. Das aus einer Centriflow-Anlage anfallende Leimwasser wurde mittels Ultrafiltration im EiweiDgehalt um 50 O/o , im Fettgehalt um 96 O / o und CSB-Wert um 75 O/O reduxiert. Fur die Auslegung von wirtschaftlih arbeitenden UF-Betriebs- anlagen kann - bei gleimen Ausgangsstoffen und geeigneter Membran - mit einer mittleren Filtrationsrate von 50 l/m2 . h geremnet werden.

Neben konventionellen Separationstechniken, insbe- sondere im Zusammenhang mit Problemen der Abwas- serbehandlung aus Fleischnebenproduktverfahren fur die Wiedergewinnung von Schlachthofabfallen, bieten sich die Membranprozesse an. Trennprozesse mit Hilfe eines Druckgradienten an semipermeablen Membranen, wie Hyperfiltration (reverse Osmose) und Ultrafiltration, er- scheinen heute bevorzugt geeignet, zur Losung dieser Aufgabe beizutragen. Mit diesen Verfahren kiinnen aus dem Abwasser unerwunschte Substanzen entfernt, Wert- stoffe zuriickgewonnen und die biologische Belastung mafigeblich reduziert werden. Der Separationsprozefi selbst verlauft isotherm und kann kontinuierlich, ent- sprechend den Produktionsbedingungen, durchgefuhrt werden. Kostenungiinstige Zusatze, wie z. B. Fallungs- mittel, sind meist nicht notwendig.

Von der Firma Alfa-Lava1 Industrietechnik, welche bereits seit geraumer Zeit komplette Anlagen fur die

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Abb. 1. Verfahrensschema Centriflow- mit UF-Anlape - ':. Vortrag anladlich der 34. DGF-Vortragstagung in Aacht,, am 12. Oktober 1978.

** Anschrift des Verfassers: Ing. (grad.) E. Beer, Kalle, Nie- lassuna der Hoechst AG, Postfach 3540, 6200 Wiesbaden-

Ultrafiltration in the Food Industry Waste water from the processing of meat by-products during

the recovery of wastes from slaughterhouses is heavily con- taminated with biologically degradable matter. The use of membrane processes is a means for the reduction of fat and protein content, and consequently a reduction of chemical oxygen demand. In this direction, fundamental studies are being carried out in Alfa-Lava1 using Kalle tubular module systems. In the effluent water from a Centriflow plant, the reductions attained by the aid of ultrafiltration are 500/0 in protein content, 960/0 in fat content, and 750/0 in chemical oxygen demand. In the layout of an economically operating ultrafiltration plant using a suitable membrane and the same starting materials as above, one may expect an average rate of filtration of 50 Urn*. h.

Fett-Trennung und Fett-Aufbereitung erstellt, wurden Grundsatzversuche zur Aufbereitung von Abwasser (Leimwasser) aus einer Centriflow-Anlage (Abb. 1) durchgefuhrt. Die fur die Versuche eingesetzte Ultra- filtrations-Pilotanlage war mit Kalle-Membranen be- stuckt. Zweck der Versuche sollte es sein, Auslegungs- kenngroBen fur industrielle Ultrafiltrationsanlagen zu ermitteln.

Das der Centriflow-Anlage fur die Untersuchungen entnommene Leimwasser wurde mit Hilfe der Ultrafil- tration chargenweise aufbereitet. Es kamen Membranen aus Polyamid mit zwei unterschiedlichen Trenngrenzen zur Anwendung, und zwar der Membrantyp UF PA 100 mit einem Molekularruckhaltevermogen von ca. 100 000 und der Membrantyp UF PA 40 mit einer Molekular- abscheidegrenze von ca. 40 000. Eine Aufnahme einer Polyamid-Membran mit einem Rasterelektronenmikro- skop zeigt Abb. 2.

Die Versuchsdurchfuhrung verlief uber einige Wo- &en. Bedingt durch die unterschiedlichen Qualitaten des in der Centriflow-Anlage wahrend der Versucbszeit auf -

Abb. 2 . Rasterelektronenmikroskopaufnahme einer Polyamid- Membran BiebriA 1.

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gearbelteten Rohproduktes, wies die Zusammensetzung des Leimwassers starke Schwankungen auf. An Rohprodukten wurden eingesetzt: 1. sogenannter Gammel (stark abgebaute alte Fettreste

2. Migger (Darmfett und Innereien); 3. Talg der Guteklasse 2; 4. Flom und Speck.

Entsprechend der vorstehenden Auffiihrung nimmt die Giite der Produkte zu. Analog dazu stieg die Ultrafil- trierbarkeit des Leimwassers an.

Leimwasser aus qualitativ hochwertigem Ausgangs- material liei3 sich wesentlich besser aufkonzentrieren als Leimwasser von minderwertigen Substanzen.

einem Verhaltnis von 1 : 6.7. Die bei der Ultrafiltration des Abwassers der Centriflow-Anlage mit UF PA 40- und U F PA 100-Membranen erhaltenen Ergebnisse zei- gen die Abbildungen 4 bis 7 .

verschiedener Herkunft);

Der Aufbau der UF-Pilotanlage ist sichtlich.

AUFBAU DER VERSUCHSAHUGE

US

aus Abb. 3 er-

1

FILTMT

Abb. 5 . Flux in Abhangigkeit von der Konzentration

Abb. 3. UF-Pilotanlage

Wahrend der Vielzahl der durchgefiihrten Ultrafiltra- tionsversuche lag der Fettgehalt des zur Aufbereitung gelangten Abwassers zwischen 0.2 und 0.73 '10. Die durch- schnittliche Filtrationstemperatur betrug ca. 54'' C. Im Modulsystem herrschten turbulente Stromungsverhalt- nisse vor. Der Fliissigkeitsiiberdruck am Eingang der Ultrafiltrations-Pilotanlage erreichte 3 bis 3.3 bar. In den Modulen trat ein Druckverlust von ca. 0.5 bar ein. Die Aufkonzentrierung (Verhaltnis der Konzentrat- masse : Einsatzmasse) des Leimwassers erfolgte bis zu

Abb. 6. Flux in Abhangigkcit von der Zeit

Abb. 4. Flux in Abhangigkeit von der Zeit

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Die mit den beiden Kalle-Membranen erzielten Ergeb- nisse werden nachstehend an zwei typischen Beispielen erlautert (siehe Tab. 1 und 2 ) .

Die durchgefiihrten Bestimmungen von Fett, EiweiB und dem CSB-Wert erfolgten fur Fett nach dem Deutschen Einheitsverfahren H 17/18

(Erfassung der petrolatherloslichen Anteile),

nach dem Kjeldahl-Verfahren (Faktor N X 6.25), Eiweii3 CSB nach der Dichromatmethode.

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Tabelle 1

Mit dem Membrantyfi UF PA 40 erhaltene Daten

CSB Fett Eiweid mg/kg m d k g m d k g

Abb. 7 . Flux in Abhangigkeit von der Konzentration

Vorstehende Daten zeigen, dai3 hinsichtlich der Fest- stoff reduzierung zwischen den beiden fur die Versuche zur Verwendung gekommenen Ultrafiltrations-Membra- nen kein gravierender Unterschied besteht. In den mitt- leren Filtrationsleistungen liegt jedoch die U F PA 100- Membran mit 50 l/mz - h um das 1.7fache uber dem ent- sprechenden Wert fur die UF PA 40-Membran.

Fur die Auslegung von groi3technischen Ultrafiltra- tionsanlagen stellt die ermittelte Filtrationsrate u. a. ein

~ ~ ~~

Rohlosung 14 514 3 700 3 100 Konzentrat ca. 76000 14 600 15 500 Permeat 3 677 84 2 000 Reduzierung der

F'il tratleistung Anteile um 75 010 98 " l o 36 O I o

@ 30 l/m2. h

Tabelle 2

A4it dem Mernbrantyfi UF PA 100 erhaltene Daten

CSB Fett Eiweid mdkg m d k g m g k

Rohlosung 15 156 2 800 6 440 Konzentrat ca. 76000 1 1 900 16 580 Permeat 4 202 33 3 200 Reduzierung der

Piltratleistung @ 50 ifma. h Anteile um 72 "10 99 O i o 50 O / o

Mai3 fur die Groi3e und Wirtschaftlichkeit der Anlage dar. Bei diesem speziellen Abwasser und der Verwen- dung des Membrantypes U F PA 100 kann mit einem Flux von 50 Urnz. h gerechnet werden. Eine zusatzliche Leistungssteigerung 1ai3t sich mit einer neuen von Kalle hergestellten Nadir@-Membran erreichen. Der hierbei eingesetzte Membranwerkstoff erlaubt es, diese Mem- bran im pH-Bereich von 1-14 und bei Temperaturen bis 90°C einzusetzen. Bei der Durchfuhrung der vorste- hend beschriebenen Versuche stand die neue Membran allerdings noch nicht zur Verfugung.

Eingegangen am 23. Oktober 1978.

Pigmente fur Korrosionsschutz-Beschichtungen

Von K . A . v a n 0 e t e r e n'8, Hermann

Eine Einteilung der einzelnen Pigmente in Pigment- klassen ist stets etwas willkurlich, da Uberschneidungen unvermeidbar sind oder fur verschiedene Pigmente nur schwer eine Pigmentklasse gebildet werden kann. Die in Tab. 1 gegebene Obersicht lehnt sich an DIN 55944 Farbmittel an. Die Pigmente fur Korrosionsschutz-Be- schichtungen konnen je nach den zugrunde gelegten Ge- sichtspunkten in verschiedene Pigmentklassen eingeteilt werden (siehe Tab. 2).

In der Regel wird angenommen, dai3 durch Einver- leiben von Pigmenten die Elastizitat von Beschichtungen gegenuber entsprechenden pigmentfreien Beschichtungen herabgesetzt wird. Bei wirklich guter Benetzung und Umhullung der Pigmentteilchen durch die Bindemittel ist ein Zustand moglich, bei dem nur dunne und daher besonders elastische Bienenwaben bzw. schwammartige Hautchen des Bindemittels zwischen den Pigmentteilchen

" Anshrift des Verfassers: Obering. K . A . uan Oeteren, Her- mann Wiederhold, Lackfabriken, Diisseldorfer Strade 102, 4010 HildedRhld.

FETTE . S E I F E N . A N S T R I C H M I T T E L 81. Jahrgang Nr. 2 1979

Wiederhold, Luckfabriken, HildenlRhld.

vorhanden sind. Sofche Beschichtungen konnen dann uberraschenderweise nicht unerheblich elastischer sein als eine pigmentfreie gleichdicke Beschichtung, was z. B. fur basisch pigmentierte Leinolfilme (z. B. mit Bleiweii3 als Pigment) in der Tat nachweisbar ist. Unpigmentierte Bindemittel sind fur sich allein nicht in der Lage, einen Korrosionsschutz zu gewahrleisten. Beim Holzol wurde zwar die Wasserundurchlassigkeit genu- gen, doch altert die Beschichtung zu schnell, was vor allem die Folge einer durch Licht und Sauerstoff be- gunstigten Polymerisation ist. Leinolbeschichtungen hin- gegen sind a d e r s t wasserempfindlich und bilden auch vie1 zu groi3e Mengen saurer Spaltprodukte. Bessere Ei- genschaften zeigen zwar Standolbeschichtungen auf Basis Leinol, LeinijlIHolzol, Chlorkautschuk, Polyurethan u. a., doch genugen auch solche Systeme fur sich allein nicht den zu stellenden Anforderungen.

Aufgabe der Pigmente ist es, den Mangeln der rei- nen Bindemittelbeschichtungen abzuhelfen. Dies geschieht teils physikalisch, teils durch chemische Umsetzungen.

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